(57)【要約】【課題】水系液体の改質を安定した状態で行ない、装置の価格やランニングコストを低減し得る水系液体の改質装置と改質方法を提供する。【解決手段】改質槽３内に、電界中で励起電子を放出する触媒９を、改質対象とする水系液体１９と接触するように存在させ、上記改質槽３内の触媒９および水系液体１９が存在する領域２１に電極１０，１１が配置され、上記電極１０，１１に対し、水を電気分解させない範囲の電位差を与えて上記改質槽３内の触媒９および水系液体１９が存在する領域２１に電界を発生させるように構成されている。上記構成により、触媒９が上記電界内に存在することにより、励起電子が発せられ水系液体１９の酸化還元電位が低下する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質槽内に、電界中で励起電子を放出する触媒を、改質対象とする水系液体と接触するように存在させ、上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電極が配置され、上記電極に対し、水を電気分解させない範囲の電位差を与えて上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電界を発生させるように構成されている水系液体の改質装置。
【請求項２】
改質槽内に、電界中で励起電子を放出する触媒を、改質対象とする水系液体と接触するように存在させ、上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電極を配置し、上記電極に対し、水の電気分解を発生させない範囲の電位差を与えて上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電界を発生させる水系液体の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水，酒，しょう油等の水系液体を改質する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の生体内機能は、血液や臓器等が還元状態にあることにより、正常に果たされる。
すなわち、体内の酸化還元電位（ＯＲＰ）が、マイナスもしくはマイナスに近い値となることにより、良好な生体内機能が促進される。したがって、適正な酸化還元電位とされた飲料水や食品を摂取することが、健康増進にとって重要であるとされている。
【０００３】
ところが、水道水を例にとると、原水そのものが酸化状態にあり、さらに飲料に供するために塩素添加等の薬品処理がなされ、その結果、酸化還元電位（ＯＲＰ）が６００〜８００ｍＶを呈し、他の物質を酸化させやすい状態になっている。このようなＯＲＰ値の水道水を飲用していると、本来還元状態であるべき血液や臓器に大きな負担を課することになる。また、食品についても同様なことが当てはまり、還元状態の食品を摂取して消化器官を還元状態に維持することにより、良好な消化機能が果たされる。
【０００４】
さらに、体内が酸化状態にあると、必要以上に発生した余剰の活性酸素が健康な細胞まで破壊し、病気の原因になっている。
【０００５】
上記のような事情に注目して、水道水のＯＲＰを還元状態に改質することが種々な方法で行うことが提案されている。例えば、水道水に対して電気分解をするもの、高電圧を印加するもの、光触媒を作用させるもの等がある。
【特許文献１】実用新案登録第３０６９０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記光触媒を利用して水道水を改質する装置は、それが使用される環境が種々様々であるために、自然光では天候の影響を受けて安定的な改質機能が得られない。したがって、常に安定した光量を確保する必要があり、そのための光発生手段を装備しなければならない。このような光発生手段を装備するためには、当該手段の配置スペースが必要となり、装置のコンパクト化にとって不利であり、しかも装置の原価低減においても不利である。
【０００７】
さらに、光発生手段に要する電力コストや照明灯の交換等においても、経費的な負担が大きくなる。しかも、触媒への光照射量を十分に確保しそれを維持するためには、水道水や光触媒が収容される容器の透明度を常に良好に管理する必要があり、メンテナンスの面で煩わしい手間がかかる。また、光触媒では、水道水のように透明度の高い液体であれば透光性も良好であるが、それ以外の透明性の低い液体を改質することは不可能である。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、水系液体の改質を安定した状態で行ない、装置の価格やランニングコストを低減し得る水系液体の改質装置と改質方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の水系液体の改質装置は、改質槽内に、電界中で励起電子を放出する触媒を、改質対象とする水系液体と接触するように存在させ、上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電極が配置され、上記電極に対し、水を電気分解させない範囲の電位差を与えて上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電界を発生させるように構成されていることを要旨とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の水系液体の改質方法は、改質槽内に、電界中で励起電子を放出する触媒を、改質対象とする水系液体と接触するように存在させ、上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電極を配置し、上記電極に対し、水の電気分解を発生させない範囲の電位差を与えて上記改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に電界を発生させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記水系液体の改質装置においては、改質槽内の触媒および水系液体が存在する領域に配置された電極に対し、水を電気分解させない範囲の電位差を与えて上記改質槽の触媒および水系液体が存在する領域に電界を発生させるものであるから、上記触媒から電界エネルギーによって励起電子が放出される。このような励起電子によって、触媒が存在している領域の水系液体が還元され、水系液体の酸化還元電位が低下する。すなわち、触媒から放出された励起電子が溶融物質を含む水系液体全体にとり込まれて水系液体が還元された状態となり、ＯＲＰが低下して還元作用が促進され、健康増進にとって有効な飲料水や食品類が得られる。
【００１２】
上記のように、触媒からの励起電子によって水系液体の酸化還元電位（ＯＲＰ）を制御するものであるから、還元状態としての適正な所定電圧値が確実に設定でき、改質装置としての高い動作信頼性が得られる。
【００１３】
さらに、改質装置としての主な構成部分は、改質槽，改質槽内に配置した電極，改質槽内に入れた触媒および周辺のバルブ等であるから、簡素化された装置構成となり、装置の小型化が実現しイニシャルコストの低減に有効である。また、装置を動作させているときには電気分解を発生させないレベルの消費電力であり、さらに、電気分解のような電極の消耗も発生しないので、ランニングコストの低減を図ることができる。さらに、光触媒のように、触媒に対する光照射量の確保のような問題がないので、不透明な水系液体であっても、十分な改質を行なうことができる。
【００１４】
上記水系液体の改質方法においても、上記のような励起電子による還元作用を経て、ＯＲＰを制御するものであるから、還元側の所定電圧値が正確に設定でき、信頼性の高い改質作用が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎに、本発明の水系液体の改質装置と改質方法を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１，図２および図３は、本発明の水系液体の改質装置の一実施例を示す。
【００１７】
本発明の改質装置１で改質することのできる水系液体としては、水道水およびしょう油，酒，飲料，食品，医療，バイオケミカルス，塗料，動植物育成等に用いられる水があげられる。この実施例においては、上記水道水が改質の対象とされている。
【００１８】
図１は、符号１で示される改質装置１を全体的に示す断面図である。平坦な基台２上に改質槽３が固定されている。この改質槽３は、非導電性の合成樹脂材料で構成され、水平方向の断面は円形である。改質槽３の下部には流入口４が設けられ、上部には流出口５が設けられている。上記流入口４に接続されている水道管６には開閉弁７と流量調整弁８が配置されている。
【００１９】
上記改質槽３にその容積の約８０％に相当する量の触媒９が充填されており、この触媒９に刺し込んだ状態でプラス電極１０とマイナス電極１１が配置されている。上記両電極１０，１１は細長い棒状の形状であり、改質槽３の上部をおおう蓋部材１２に支持されている。両電極１０，１１は平行な状態でその先端部が改質槽３の底部近傍に位置させている。
【００２０】
上記プラス電極１０とマイナス電極１１は、改質槽３内の触媒９および水道水１９が存在する領域２１に配置されている。
【００２１】
上記プラス電極１０とマイナス電極１１は、制御装置１３に結線されており、この制御装置１３において電圧，電流，通電タイミング等の制御がなされるようになっている。とくに、制御装置１３は、上記両電極１０，１１に対し、水道水１９を電気分解させない範囲の電位差を付与するように動作する。すなわち、１．２３Ｖ未満に上記電位差が設定されるようになっている。両電極１０，１１に対し１．２３Ｖ未満の電位差が設定されることにより、触媒９，両電極１０，１１および水道水１９が共存している領域２１に電界が発生するように構成されている。
【００２２】
両電極１０，１１の構成材料としては、金属チタニウム，白金，炭素等が使用されるが、この例では、金属チタニウムである。また、上記制御装置１３において何等かの原因で過剰電位差になって電気分解が発生した場合に備えて、電極の溶出を防止するために、両電極１０，１１の表面に不溶解処理が施されている。この不溶解処理として、しゅう酸による表面処理により酸化膜を形成している。
【００２３】
水道水１９の改質を効果的に行なうために、改質槽３の流入口４は改質槽３の下部に設けられ、流出口５は改質槽３の上部に設けられている。こうすることにより、上記領域２１の下部から上部に向って水道水１９が流動するので、電界内に存在する触媒９によって上述のように酸化還元電位が還元側に設定される。なお、水道水１９の流動方向は、上記のように上方への流動に限られるものではなく、下方，水平方向，斜め下方向等であってもよい。
【００２４】
上記流出口５には流出管１４が接続され、改質装置１の外に改質後の水道水１９が流出するようになっている。上記流出管１４には、ＯＲＰ電極１５とＰＨ電極１６が挿入され、各電極１５，１６からの測定信号が変換装置１７を経て表示盤１８に表示されるように結線されている。なお、上記の改質装置１は、四角い箱型のカバーボックス２０で覆われている。
【００２５】
図１に２点鎖線で示すように、開閉弁７の上流側の水道管６のフィルタ２８を配置してもよい。こうすることにより、水道水１９中に混入している塵埃等の不純物を除去することができる。
【００２６】
上記触媒９の形成の仕方には、種々なものが採用できる。その代表的なものとしては、図２（Ａ）に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や珪藻土等によって製造されたビーズ状担体に、酸化チタニウム５０ｗｔ％，金属チタニウム５０ｗｔ％の混合物を、メッキまたは蒸着により担持させている。図２（Ａ）において符号２２はビーズ状担体、２３は触媒層を示す。図２（Ｂ）のものは、ビーズ状担体２２の表面に小さな凹凸が形成されており、そこに触媒をコーティングしたもので、凹凸形状により表面積を大きくしている。なお、図示していないが、担体を多孔質構造とすることによって触媒表面積を増大することができる。さらに、図２（Ｃ）は、小さな円筒状の担体に触媒をコーティングしたものである。
【００２７】
触媒層２３の形成材料としては、上記のような酸化チタニウム５０ｗｔ％，金属チタニウム５０ｗｔ％の混合物以外に、白金，ニッケル，ロジウム，カーボン，電気石，水晶，ルビー，サファイヤ，ダイヤモンド，金および酸化セレン，酸化イットリウム等の重金属の酸化物等を単独で、またはそれらを複数組み合わせたものを使用することができる。
【００２８】
上記触媒９において、チタニウム酸化物のような半導体材料が使用される場合は、その結晶構造により、正方晶系に属するアナターゼ型やルチル型および斜方晶系のブルッカイト型が存在するが、この例では、アナターゼ型が電界内で最も活性化し、良好な触媒機能が認められた。
【００２９】
図３に示すように、両電極１０，１１の形状を種々な形状にすることができる。図３（Ａ）に示すものは、丸棒タイプで断面円形とされている。（Ｂ）は、メッシュタイプで枠線２４に金属網２５が溶着されている。（Ｃ）は板状タイプである。（Ｄ）と（Ｅ）はポーラス構造板タイプであり、全面にわたってポーラス２６や貫通穴２７が設けられている。
【００３０】
両電極１０，１１は、チタニウム，白金，金，炭素，炭化珪素のような半導体などの導電材料で形成されている。また、上述のように電気分解発生に備えて、所要の不溶解処理を電極表面に施してあり、上記のようなしゅう酸処理、あるいは酸化膜等の絶縁皮膜であってもよい。なお、両電極１０，１１間に電界が形成されればよいので、両電極１０，１１として上記のように、絶縁被膜を形成したものを用いることができる。
【００３１】
上記実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。
【００３２】
上記水系液体の改質装置１においては、改質槽３内の触媒９および水系液体が存在する領域に配置された電極１０，１１に対し、水を電気分解させない範囲の電位差を与えて上記改質槽３内の触媒９および水道水１９が存在する領域に電界を発生させるものであるから、上記触媒９から電界エネルギーによって励起電子が放出される。このような励起電子によって、触媒９が存在している領域２１の水道水１９が還元され、水道水１９の酸化還元電位が低下する。すなわち、触媒９から放出された励起電子が溶融物質を含む水道水全体にとり込まれて水道水１９が還元された状態となり、ＯＲＰが低下して還元作用が促進され、健康増進にとって有効な飲料水や食品類が得られる。
【００３３】
上記のように、触媒９からの励起電子によって水道水１９の酸化還元電位（ＯＲＰ）を制御するものであるから、還元状態としての適正な所定電圧値が確実に設定でき、改質装置１としての高い動作信頼性が得られる。
【００３４】
さらに、改質装置１としての主な構成部分は、改質槽３，改質槽３内に配置した電極１０，１１，改質槽３内に入れた触媒９および周辺の開閉弁７，流量調整弁８等であるから、簡素化された装置構成となり、装置１の小型化が実現しイニシャルコストの低減に有効である。また、装置１を動作させているときには電気分解を発生させないレベルの消費電力であり、さらに、電気分解のような電極１０，１１の消耗も発生しないので、ランニングコストの低減を図ることができる。さらに、光触媒のように、触媒９に対する光照射量の確保のような問題がないので、不透明なしょう油等であっても、十分な改質を行なうことができる。
【００３５】
上記水道水１９の改質方法においても、上記のような励起電子による還元作用を経て、ＯＲＰを制御するものであるから、還元側の所定電圧値が正確に設定でき、信頼性の高い改質作用が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
上記のように、酸化還元電位を低下させると、水系液体の表面張力が低下し、粉体等と混じりやすくなり、そば打ち，染色，洗濯等の分野においても効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】改質装置全体を示す断面図である。
【図２】触媒の形状を示す断面図と斜視図である。
【図３】各種の電極を示す斜視図と所要箇所の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    改質装置
２    基台
３    改質槽
４    流入口
５    流出口
６    水道管
７    開閉弁
８    流量調整弁
９    触媒
１０  プラス電極
１１  マイナス電極
１２  蓋部材
１３  制御装置
１４  流出管
１５  ＯＲＰ電極
１６  ＰＨ電極
１７  変換装置
１８  表示盤
１９  水道水
２０  カバーボックス
２１  領域
２２  ビーズ状担体
２３  触媒層
２４  枠線
２５  金属網
２６  ポーラス
２７  貫通穴
２８  フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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